JP6206341B2 - 車両の動力伝達構造 - Google Patents

Description

本発明は、ドライブシャフトにダンパが設けられた車両の動力伝達構造に関し、車両の動力伝達技術の分野に属する。

エンジンの燃費性能の改善を図ることを目的として、運転状態に応じて減筒運転を行うことがある。また、ガソリンエンジンにおいて所定領域で自己着火燃焼を行う予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）技術の開発が進められており、該ＨＣＣＩ燃焼を行うことによっても、燃費性能を改善することができる。

ところが、減筒運転やＨＣＣＩ燃焼を行うと、エンジンの燃焼が不安定化し、トルク変動等による振動が増大しやすくなる。エンジンの振動は、変速機及び差動装置を介して、差動装置と駆動輪とを連結するドライブシャフトに伝達される。ドライブシャフトに伝達された振動がサスペンションアーム等を介して車体に伝達されると、車室内の不快な振動及び騒音の原因となる。

エンジンから変速機に伝達される振動は、トルクコンバータによって吸収可能であるが、トルクコンバータのロックアップ状態又はそもそもトルクコンバータが搭載されないパワートレインでは、エンジンと変速機とが直結されることになるため、トルクコンバータによる振動吸収を実現できない。そのため、燃費向上のためにロックアップ領域を拡大したり、自動変速機の多段化等によってトルクコンバータを廃止したりした場合、上記の振動及び騒音の問題を助長することになる。

また、動力伝達系の振動には、上記のようにエンジンを起振源とするもののほか、変速機や差動装置におけるギヤの噛み合い振動、ドライブシャフト上の自在継手におけるトルク反転時の衝撃によるねじり振動などがあり、これらの振動がドライブシャフトを介して車体に伝わると、上記と同様の問題が起こる。

以上のような動力伝達系の振動を抑制するために、特許文献１には、差動装置と駆動輪とを連結するドライブシャフト上にダンパを配置し、このダンパによって、エンジンや変速機、差動装置等でなる動力源からの振動を吸収するようにした技術が開示されている。具体的に、このダンパは、ドライブシャフトに配置された一対の自在継手間に設けられ、これらのうち動力源側の自在継手から車輪側に延びるシャフトの先端に設けられた軸部と、車輪側の自在継手から動力源側に延びるシャフトの先端に設けられた筒部とを備え、これら軸部と筒部とは弾性部材を介して互いに嵌合している。

特開２０１０−１８１０１１号公報

ところで、ドライブシャフト上に一対の自在継手を配置する場合、該ドライブシャフトにおける動力源側の自在継手よりも車輪側の部分は、路面の凹凸に起因する車輪の上下動に伴って、動力源側の自在継手を中心として上下に大きく振れる。そのため、このドライブシャフト部分の近傍には、フロントサイドフレーム等の車体側部材との干渉を避けるための隙間を十分に確保しておく必要がある

しかしながら、特許文献１の技術のようにドライブシャフト上の一対の自在継手間にダンパを配置する場合、例えば、車体側部材の配置によっては、或いは、伝達トルクの増大又は軸方向寸法の制約等に伴うダンパの大径化によって、ダンパと車体側部材との干渉を回避することが困難になる場合がある。

そこで、本発明は、車両の動力伝達系の振動を吸収するためのダンパを、周辺の車体側部材に干渉することなく、ドライブシャフト上の一対の自在継手間に配置することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る車両の動力伝達構造は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、
車幅方向に延びるドライブシャフトを備え、
該ドライブシャフトは、
一端が動力源に連結された第１動力伝達軸と、
一端が駆動輪に連結された第２動力伝達軸と、
前記第１動力伝達軸の他端に設けられた第１自在継手と、
前記第２動力伝達軸の他端に設けられた第２自在継手と、
一端が前記第１自在継手に連結され、該第１自在継手との連結部から車幅方向の外側に向かって延びる第３動力伝達軸と、
一端が前記第２自在継手に連結され、該第２自在継手との連結部から車幅方向の内側に向かって延びる第４動力伝達軸と、
前記第３、第４動力伝達軸のいずれか一方の他端に設けられた筒部内に前記第３、第４動力伝達軸の他方の他端に設けられた軸部を収容すると共に、該筒部と軸部との間に弾性部材を介在させてなるダンパと、を有する車両の動力伝達構造であって、
前記筒部と前記軸部との間に、第１軸受、前記弾性部材、第２軸受、及び、前記筒部と前記軸部との相対回転を所定角度範囲に規制する規制部が、車幅方向の内側からこの順で介装されており、
前記筒部における前記第２軸受よりも車幅方向外側部分は、前記筒部における前記第２軸受よりも車幅方向内側部分に比べて小さな外径を有する小径部とされ、
前記規制部は、前記小径部に設けられ、
前記弾性部材の外径は、前記小径部の外径よりも大きい、ことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
軸方向において、前記ダンパと前記第１自在継手との距離が、前記ダンパと前記第２自在継手との距離に比べて小さいことを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、
前記第１軸受は、前記第２軸受よりも大径であることを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明に係る車両の動力伝達構造では、ドライブシャフトにおける第１自在継手とこれよりも駆動輪側の第２自在継手との間にダンパが設けられているため、路面の凹凸に応じてドライブシャフトにおける第１自在継手よりも駆動輪側の部分が上下に揺動するとき、仮にダンパの外径が均一であれば、上下方向のダンパの可動範囲は、第１自在継手から最も遠い駆動輪側端部において最大となる。本発明によれば、ダンパにおける弾性部材よりも駆動輪側の部分が小径部とされていることによって、ダンパの可動範囲の最大幅が抑制されるため、ダンパとその周辺の車体側部材との干渉を回避しやすくなる。

しかも、小径部が弾性部材から軸方向にずらして設けられていることにより、弾性部材の厚みに関わらず小径部の外径を効果的に低減できる。したがって、弾性部材による効果的な振動吸収を実現しつつ、ダンパの小径部と車体側部材との干渉を容易に回避することができる。また、ダンパにおける筒部と軸部との相対回転を所定角度範囲で許容することで、弾性部材による振動吸収を効果的に実現しつつ、小径部に設けられた規制部によって、前記所定角度範囲を超える相対回転を阻止することで、動力源側から伝えられた第３動力伝達軸の回転を、ダンパを介して駆動輪側の第４動力伝達軸へ確実に伝達することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、第１自在継手と第２自在継手との間においてダンパが動力源側に寄せて配置されるため、上述したダンパの可動範囲を更に抑制することができ、ダンパと車体側部材との干渉を更に回避しやすくなる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、動力源側の動力が入力されるダンパの車幅方向内側部分を、第２軸受よりも大径の第１軸受によって安定的に支持することができる。そのため、エンジンの燃焼変動等による大きなトルク変動が動力源側からダンパに入力されて、該ダンパにねじり方向や曲げ方向の大きな力が作用する場合でも、動力が入力されるダンパの大径部分を第１軸受によって安定的に支持することができる。

第１の実施形態に係る車両の動力伝達装置を示す平面図である。 図１に示す動力伝達装置に設けられたダンパの構造を示す部分断面図である。 図２に示すダンパの要部を軸方向から見た図２のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面に設けられたストッパ機構の一部を示す断面図である。 図２に示すダンパを含むドライブシャフトの駆動輪側部分が上下に振れた状態を車両後方側から見た図である。 第２の実施形態に係る車両の動力伝達装置の一部を車両後方側から見た図である。 図６に示す動力伝達装置におけるドライブシャフトの駆動輪側部分が上下に振れた状態を車両後方側から見た図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、「前」、「後」、「前後」、「右」、「左」、「左右」等の方向を示す用語は、特段の説明がある場合を除いて、車両の進行方向を向いた姿勢で見た方向を指すものとする。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る車両の動力伝達装置１を示す平面図である。

図１に示すように、該動力伝達装置１は、フロントエンジン・フロントドライブ式の車両（ＦＦ車）に搭載されるものであり、例えばエンジンルームに搭載される動力源２と、左右の駆動輪２８を動力源２に連結する左右一対のドライブシャフト１０（１０ａ，１０ｂ）とを備えている。

動力源２は、横置き式のエンジン３と、該エンジン３の車幅方向の例えば左側に並設されたトランスアクスル４とを備えている。トランスアクスル４は、例えばトルクコンバータ（図示せず）を介してエンジン３の出力軸に連結された変速機６と、該変速機６の出力を左右のドライブシャフト１０に伝達する差動装置８とを備えている。変速機６及び差動装置８は、車幅方向において中央よりも左側にオフセットして配置されている。

各ドライブシャフト１０上には、第１自在継手としてのデフ側等速ジョイント２１、及び、第２自在継手としてのホイール側等速ジョイント２２が車幅方向に間隔を空けて設けられている。これにより、ドライブシャフト１０におけるデフ側等速ジョイント２１よりも駆動輪側の部分は、路面の凹凸に応じてデフ側等速ジョイント２１を軸として上下に揺動可能となっている（図５参照）。

各ドライブシャフト１０は、差動装置８からデフ側等速ジョイント２１まで延びる第１動力伝達軸としてのデフ側シャフト１１（１１ａ，１１ｂ）と、ホイール側等速ジョイント２２から駆動輪２８まで延びる第２動力伝達軸としてのホイール側シャフト１２とを備えている。また、各ドライブシャフト１０は、一対の等速ジョイント２１，２２を繋ぐ中間シャフト１５を備え、該中間シャフト１５は、デフ側等速ジョイント２１から駆動輪側に向かって延びる第３動力伝達軸としてのデフ側中間シャフト１３と、ホイール側等速ジョイント２２から差動装置側に向かって延びる第４動力伝達軸としてのホイール側中間シャフト１４とで構成されている。

デフ側及びホイール側の等速ジョイント２１，２２はそれぞれ左右対称に配置されており、これにより、左右の中間シャフト１５の長さ、及び、左右のホイール側シャフト１２の長さは、それぞれ等しくなっている。したがって、上述した路面の凹凸に応じたドライブシャフト１０の揺動に関して、左右のドライブシャフト１０ａ，１０ｂで同様の挙動が可能となっている。

上述のように差動装置８は左側にオフセットして配置されているため、右側のドライブシャフト１０ａは、デフ側シャフト１１ａ，１１ｂの長さの違いによって、左側のドライブシャフト１０ｂよりも長くなっている。なお、比較的長尺の右側のデフ側シャフト１１ａは、ブラケット２９を介して車体に固定されている。

また、各ドライブシャフト１０上において、一対の等速ジョイント２１，２２の間、すなわち中間シャフト１５上にはダンパ３０が配設されている。該ダンパ３０が動力源２からドライブシャフト１０に伝わる振動を効果的に吸収することで、サスペンションアーム（図示せず）等を介した車体への振動伝達、ひいては車室内の不快な振動及び騒音が抑制される。

図２は、右側のダンパ３０及びその周辺部の構造を示す部分断面図である。なお、左側のダンパ３０は、図２に示す右側のダンパ３０と左右対称の構造を有する。

図２に示すように、ダンパ３０の軸方向両側に配置された各等速ジョイント２１，２２は、内輪（図示せず）等の各種構成部品を収容する筒状の外輪２３，２６と、該外輪２３，２６内への異物の侵入を阻止する蛇腹状のブーツ２４，２７とを備えている。デフ側等速ジョイント２１のブーツ２４の差動装置側端部はブーツバンド７５によって外輪２３の外周に固定され、該ブーツ２４の駆動輪側端部はブーツバンド７６によってデフ側中間シャフト１３の外周に固定されている。ホイール側等速ジョイント２２のブーツ２７の差動装置側端部はブーツバンド７７によってホイール側中間シャフト１４の外周に固定され、該ブーツ２７の駆動輪側端部はブーツバンド７８によって外輪２６の外周に固定されている。

ダンパ３０は、ホイール側中間シャフト１４の差動装置側先端に設けられた筒部３２と、デフ側中間シャフト１３の駆動輪側先端に設けられた軸部５０とを備えている。

筒部３２は、軸方向の駆動輪側の端部に底部３４を有し、差動装置側に向かって開放している。筒部３２は、ダンパ３０の外周を形成しており、筒部３２の外径はダンパ３０の外径に等しい。

筒部３２は、底部３４から軸方向差動装置側に延びる小径部３６と、該小径部３６よりも大径であり且つ小径部３６よりも軸方向差動装置側に配置された大径部３７とを備えている。

ダンパ３０の駆動輪側部分に設けられた小径部３６は、ダンパ３０における残りの部分よりも小径とされている。また、該小径部３６の外径は、ホイール側中間シャフト１４の外径よりも大きく、ブーツバンド７７の外径よりも小さい。

大径部３７は、小径部３６よりも大径であり且つ小径部３６の差動装置側端部に連なる第１大径部３８と、該第１大径部３８よりも大径であり且つ第１大径部３８の差動装置側端部に連なる第２大径部３９とを備えている。このように、ダンパ３０は、軸方向の駆動輪側に向かって段階的に小さくなる外径を有する。

軸部５０は、筒部３２内に収容されている。軸部５０は、筒部３２の小径部３６に内嵌された小径部５１と、該小径部５１よりも大径であり且つ小径部５１よりも軸方向差動装置側に配置された大径部５２とを備えている。小径部５１の外径は、ホイール側中間シャフト１４の外径に略等しい。小径部５１は、筒部３２に対する軸部５０の相対回転を所定角度範囲に規制する後述のストッパ機構４０を介して、筒部３２の小径部３６の内側に嵌合されている。

軸部５０の大径部５２は、小径部５１よりも大径であり且つ小径部５１の差動装置側端部に連なる第１大径部５３と、該第１大径部５３よりも大径であり且つ第１大径部５３の差動装置側端部に連なる第２大径部５４とを備えている。軸部５０の第１大径部５３は、筒部３２の第１大径部３８に内嵌されており、軸部５０の第２大径部５４は、筒部３２の第２大径部３９に内嵌されている。

軸部５０には、第１大径部５３から第２大径部５４にかけて中空部５９が設けられており、これにより、軸部５０の軽量化が図られている。一方、小径部５１は、中実部で構成されており、大径部５４に比べて剛性が高められている。

ダンパ３０は、筒部３２と軸部５０との間に介装された弾性部材６０を更に備えている。弾性部材６０は、軸方向において小径部３６よりも差動装置側に配置され、筒部３２の第１大径部３８と軸部５０の第１大径部５３との間に介装されている。軸方向において、弾性部材６０は、デフ側等速ジョイント２１までの距離がホイール側等速ジョイント２２までの距離に比べて小さくなるように、差動装置側にオフセットして配置されている。

図２及び図３に示すように、弾性部材６０は、略筒状の部材であり、小径部３６の外径よりも大きな外径を有する。また、弾性部材６０の内径も小径部３６の外径よりも大きくなっている。弾性部材６０は、例えば、径方向に間隔を空けて配置された内筒６１及び外筒６２と、内筒６１と外筒６２との間に介在するブッシュ部６３とを備えている。内筒６１及び外筒６２は、それぞれ例えば金属からなり、ブッシュ部６３は、例えばゴムからなる。ブッシュ部６３は、例えば焼き付けによって内筒６１の外周面及び外筒６２の内周面にそれぞれ接合されている。

弾性部材６０は、軸部５０の第１大径部５３の外周面と筒部３２の第１大径部３８の内周面との間に圧入されている。これにより、内筒６１は軸部５０の外周に固定され、外筒６２は筒部３２の内周に固定されている。ブッシュ部６３は、内筒６１と外筒６２との相対回転を許容するように弾性変形可能となっている。このように構成された弾性部材６０によって、動力源２からドライブシャフト１０に伝わるねじり振動等の各種振動を吸収可能となっている。

ダンパ３０は、軸方向において弾性部材６０よりも差動装置側に配置された第１軸受としてのデフ側軸受７１と、弾性部材６０よりも駆動輪側に配置された第２軸受としてのホイール側軸受７２とを更に備えており、これらの軸受７１，７２は、筒部３２と軸部５０との間に介装されている。具体的に、デフ側軸受７１は、筒部３２及び軸部５０の各第２大径部３９，５４間に介装されており、ホイール側軸受７２は、筒部３２及び軸部５０の各小径部３６，５１の差動装置側端部間に介装されている。ホイール側軸受７２の外径は、デフ側軸受７１の外径よりも小さい。

ところで、ダンパ３０には、エンジン３の燃焼変動等による大きなトルク変動が入力されて、ねじり方向や曲げ方向の大きな力が作用することがある。本実施形態によれば、このような大きな力がダンパ３０に作用しても、エンジン３の動力が入力されるダンパ３０の差動装置側部分を、ホイール側軸受７２よりも大径のデフ側軸受７１によって安定的に支持することができる。

図４に示すように、筒部３２の小径部３６の内周には、筒部３２と軸部５０との相対回転を所定角度範囲に規制するストッパ機構４０が設けられている。ストッパ機構４０は、筒部３２の小径部３６の内周に設けられたスプライン４２と、軸部５０の小径部５１の外周に設けられたスプライン４４とを備えている。筒部３２のスプライン４２と、軸部５０のスプライン４４とは、周方向に交互に配置されており、隣接するスプライン４２，４４間に間隙４６が設けられている。

このように構成されたストッパ機構４０によれば、隣接するスプライン４２，４４間に間隙４６が設けられていることによって筒部３２と軸部５０との相対回転が所定角度範囲で許容されると共に、該範囲を超える相対回転は、スプライン４２，４４の干渉によって阻止される。したがって、筒部３２と軸部５０との相対回転が所定角度範囲で許容されることで、弾性部材６０による振動吸収を効果的に実現しつつ、該範囲を超える相対回転が阻止されることで、動力源２側から伝えられたデフ側中間シャフト１３の回転を、ダンパ３０を介してホイール側中間シャフト１４へ確実に伝達することができる。

図５は、ドライブシャフト１０の駆動輪側部分、具体的には、デフ側等速ジョイント２１から駆動輪側部分が、路面の凹凸に応じて上下に振れた状態を車両後方側から見た図である。

図５に示すようにドライブシャフト１０の駆動輪側部分が上下に揺動するとき、ダンパ３０は、所定の可動範囲Ｈ内で上下方向に揺動する。この可動範囲Ｈは、仮にダンパ３０の外径が均一であれば、ダンパ３０におけるデフ側等速ジョイント２１から最も遠い部分、すなわち、ダンパ３０の駆動輪側端部において最大となる。

本実施形態によれば、上述のように、ダンパ３０の駆動輪側端部が小径部３６で構成されている。また、ダンパ３０の弾性部材６０は小径部３６よりも差動装置側にずらして設けられていると共に、ホイール側軸受７２がデフ側軸受７１よりも小径であることによって、小径部３６の外径は効果的に低減されている。したがって、ダンパ３０の可動範囲Ｈは効果的に抑制されており、これにより、ダンパ３０の駆動輪側部分の例えば上方近傍に配設されたフロントサイドフレーム等の車体側部材１００とダンパ３０との干渉を回避しやすくなる。

［第２の実施形態］
続いて、図６及び図７を参照しながら、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略する。また、図６及び図７において、第１の実施形態と同様の機能を有する構成要素には同符号を付してある。

第２の実施形態では、第１の実施形態と比べて、ダンパ３０の軸方向位置が異なっており、その他の構成は第１の実施形態と同様である。具体的に、第２の実施形態では、軸方向において、ダンパ３０とホイール側等速ジョイント２２との距離に比べてダンパ３０とデフ側等速ジョイント２１との距離が小さくなっており、この点で、２つの等速ジョイント２１，２２の略中央にダンパ３０が配置された第１の実施形態と異なっている。

第２の実施形態によれば、２つの等速ジョイント２１，２２間において、ダンパ３０がデフ側等速ジョイント２１側にオフセットして配置されているため、図７に示すように、デフ側等速ジョイント２１を軸としてドライブシャフト１０の駆動輪側部分が上下方向に揺動するときのダンパ３０の可動範囲Ｈを更に低減できる。これにより、ダンパ３０の駆動輪側部分の例えば上方近傍に配設されたフロントサイドフレーム等の車体側部材１００とダンパ３０との干渉を更に回避しやすくなる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、ダンパ３０の筒部３２が、第３動力伝達軸（ホイール側中間シャフト１４）の動力源側先端に設けられ、軸部５０が、第４動力伝達軸（デフ側中間シャフト１３）の駆動輪側先端に設けられる場合について説明したが、本発明は、第３動力伝達軸の動力源側先端にダンパの軸部が設けられ、第４動力伝達軸の駆動輪側先端にダンパの筒部が設けられる場合にも適用できる。

また、上述の実施形態では、ドライブシャフト上に設けられる自在継手として等速ジョイントを用いる場合について説明したが、本発明は、等速ジョイント以外の自在継手を備えた動力伝達装置にも適用できる。

さらに、上述の実施形態では、エンジン横置き式のＦＦ車に搭載される動力伝達装置について説明したが、本発明は、フロントエンジン・リヤドライブ式の車両（ＦＲ車）等、ＦＦ式以外の車両や、エンジン縦置き式の車両に搭載される動力伝達装置にも適用できる。

以上のように、本発明によれば、車両の動力伝達系の振動を吸収するためのダンパを、周辺の車体側部材に干渉することなく、ドライブシャフト上の一対の自在継手間に配置することが可能となるから、ドライブシャフト上にダンパが配設された車両の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

１：動力伝達装置
２：動力源
３：エンジン
４：トランスアクスル
６：変速機
８：差動装置
１０：ドライブシャフト
１１：デフ側シャフト（第１動力伝達軸）
１２：ホイール側シャフト（第２動力伝達軸）
１３：デフ側中間シャフト（第３動力伝達軸）
１４：ホイール側中間シャフト（第４動力伝達軸）
１５：中間シャフト
２１：デフ側等速ジョイント（第１自在継手）
２２：ホイール側等速ジョイント（第２自在継手）
２８：駆動輪
３０：ダンパ
３２：筒部
３６：小径部
３７：大径部
３８：第１大径部
３９：第２大径部
４０：ストッパ機構（規制部）
６０：弾性部材
６１：内筒
６２：外筒
６３：ブッシュ部
７１：デフ側軸受（第１軸受）
７２：ホイール側軸受（第２軸受）

Claims (3)

1. 車幅方向に延びるドライブシャフトを備え、
   該ドライブシャフトは、
   一端が動力源に連結された第１動力伝達軸と、
   一端が駆動輪に連結された第２動力伝達軸と、
   前記第１動力伝達軸の他端に設けられた第１自在継手と、
   前記第２動力伝達軸の他端に設けられた第２自在継手と、
   一端が前記第１自在継手に連結され、該第１自在継手との連結部から車幅方向の外側に向かって延びる第３動力伝達軸と、
   一端が前記第２自在継手に連結され、該第２自在継手との連結部から車幅方向の内側に向かって延びる第４動力伝達軸と、
   前記第３、第４動力伝達軸のいずれか一方の他端に設けられた筒部内に前記第３、第４動力伝達軸の他方の他端に設けられた軸部を収容すると共に、該筒部と軸部との間に弾性部材を介在させてなるダンパと、を有する車両の動力伝達構造であって、
   前記筒部と前記軸部との間に、第１軸受、前記弾性部材、第２軸受、及び、前記筒部と前記軸部との相対回転を所定角度範囲に規制する規制部が、車幅方向の内側からこの順で介装されており、
   前記筒部における前記第２軸受よりも車幅方向外側部分は、前記筒部における前記第２軸受よりも車幅方向内側部分に比べて小さな外径を有する小径部とされ、
   前記規制部は、前記小径部に設けられ、
   前記弾性部材の外径は、前記小径部の外径よりも大きい、ことを特徴とする車両の動力伝達構造。
2. 軸方向において、前記ダンパと前記第１自在継手との距離が、前記ダンパと前記第２自在継手との距離に比べて小さいことを特徴とする請求項１に記載の車両の動力伝達構造。
3. 前記第１軸受は、前記第２軸受よりも大径であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両の動力伝達構造。

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